工事報告

ひびき LNG 基地 180 000 kL PCLNG 貯槽の設計・施工
溝口敬義＊1・齊藤

健治＊2・梅本正樹＊3・小林祐樹＊4

ひびき LNG 基地は，ひびきエル・エヌ・ジー ㈱ が近年ますます拡大している天然ガスの需要に対応するため，北九州市響灘地区に建設する大型 LNG 船の受入れが可能な LNG 基地である。本基地の主要構造物である 180 000 kL の PCLNG 貯槽は，金属製の内槽タンク，保冷材，RC 構造の基礎版および PC 構造の防液堤（内径：82.2 m，壁厚：t ＝ 0.6 〜 1.2 m）からなる円筒形構造物である。本貯槽には，PC 防液堤の構造の合理化を目的として開発され，多くの施工実績のある変断面 PC 防液堤（DUAL PC 防液堤）を採用しているが，さらなる PC 鋼材配置の合理化と工程短縮を実現するため，鉛直方向 PC 鋼材に PC鋼棒を初めて適用した。また，PC 防液堤の構築には，施工の効率化，施工ヤードの縮減，風による工程遅延リスクの低減が可能な型枠一体型クライミング足場を使用した。
本稿では，ひびき LNG 基地の PCLNG 貯槽における PC 鋼棒採用の経緯と，PC 防液堤の施工概要について報告する。
キーワード：地上式 LNG 貯槽，変断面 PC ，PC 防液堤，PC 鋼棒，型枠一体型クライミング足場

1．は じ め に
天然ガスは，石油や石炭などの化石燃料に比べて硫黄酸化物が発生せず CO2 も少ないことから，クリーンエネルギーとして需要が高まっており，全国各地で LNG 基地が建設されている。LNG 基地の主要構造物である LNG 貯槽は近年大型化が進み，その合理的な構造の追及は建設コスト削減のために必要不可欠となっている。
そのような背景のもと，変断面を有し鉛直方向 PC 鋼材を 2 列配置する変断面 PC 防液堤（DUAL PC 防液堤）1 ）は，PCLNG 貯槽の構造を合理化する技術の 1 つとして 2004 年
図- 1以降採用されてきた。

ひびき LNG 基地完成予想図

ひびき LNG 基地の 18 万 kL PCLNG 地上式貯槽では，本工事は，2010 年 12 月に工事着工し，2014 年 11 月の変断面 PC 防液堤のさらなる品質向上・建設費削減を目指運転開始を目指している（図 - 2）。

して，鉛直方向 PC 鋼材に PC 鋼棒を適用した。また，PC防液堤の構築には，施工の効率化，施工ヤードの縮減，風による工程遅延リスクの低減を図るため，型枠の揚げ降ろ基礎杭基礎版
No.1 タンク PC 防液堤
PC 緊張機 械
基礎杭基礎版
No.2 タンク PC 防液堤
PC 緊張機 械しの必要がない型枠一体型クライミング足場を使用した。
本稿では，ひびき LNG 基地の PCLNG 貯槽における PC鋼棒採用の経緯と PC 防液堤の施工概要について報告する。

2．工 事 概 要
ひびき LNG 基地は，ひびきエル・エヌ・ジー ㈱ が北九州市響灘地区に建設する大型 LNG 船の受入れが可能な2011 年

図- 2LNG 基地である。主要設備としては，PCLNG 貯槽（182012 年

2013 年

2014 年

クールダウンクールダウン

工事工程万 kL × 2 基 ），LNG 気 化 器， ロ ー リ ー 出 荷 設 備， 外 航LNG 船受入れバースなどがある。図 - 1 に完成予想図を本工事で建設する容量 18 万 kL の PCLNG 貯槽の構造図
を図 - 3 に示す。PC 防液堤は内径 82.2 m，高さ 40.1 m，示す。

Takayoshi MIZOGUCHI：ひびきエル・エヌ・ジー ㈱Kenji SAITO：ひびきエル・エヌ・ジー ㈱＊3Masaki UMEMOTO：大成建設 ㈱ 九州支店 ひびきLNG基地建設工事作業所＊4
Yuki KOBAYASHI：大成建設 ㈱ 土木本部 土木設計部 特殊構造設計室＊1＊228

プレストレストコンクリート

工事報告
PC 防液堤内径φ82.2 m

厚さ 0.6 〜 1.2 m である。PC 防液堤の構築は 15 ロットに内槽内径φ80.0 m

分割し，＃1 〜 4 ロットを枠組足場，＃5 〜 15 ロットの区CL間を型枠一体型クライミング足場により構築した。図 - 4に全体施工ステップ図，表 - 1 に PCLNG タンク概要を示す。

1.1 m

5.7 m

40.1 m#15#14#13#12#11#10
# 9
# 8
# 7
# 6
# 5
# 4
# 3
# 2# 1

最高液面高さ 35.88 m

3．PC 防液堤の設計概要

PC 防液堤内槽側板

3.1180 000 kL

0.6 m

基礎版

1.2 m

貯槽の設計および施工は「LNG 地上式貯槽指針：㈳ 日本

1.2 m

1.6 m

PC 防液堤の目標性能と評価項目

本基地は，ガス事業法の適用対象であるため，PCLNG
ガス協会 2 ）」に準拠する必要がある。LNG 地上式貯槽指
針では各荷重条件ごとに規定された目標性能に対し，評価基礎杭項目および限界値を設定し，各荷重に対して計算される応答値が限界値を超えないことを確認する。表 - 2 に，PC防液堤の目標性能と評価項目を示す。

基礎版外径φ85.8 m

3.2
図- 3解析モデル

構造解析は，基礎版と PC 防液堤をシェル要素，基礎杭一般構造図① 基礎杭工② 基礎版構築③ PC 防液提構築＃1〜4 ロット構築

枠組足場

プレボーリング拡大根固め工法にて杭を打設。

鉄筋の組立、底部ヒーター，アンカーストラップ，基礎版用 PC シース・PC 定着具，PC 鋼棒の設置ののち，コンクリートを一括で打設。

④ PC 防液堤 # 2〜8 ロット構築、
ライナ※・リング部保冷※・アニュラ PL※⑤ 内槽側板※・底部保冷※・内槽底板※
屋根組立※

枠組足場により＃1〜4 ロット構築を行う。

⑥ 頂部 PC 鋼材緊張・屋根浮上※

側部ライナ
内槽側板

アニュラ PL
底部ライナ

外槽屋根

内槽屋根

※：機械側工事

内槽底板
底部保冷※：機械側工事※：機械側工事

・型枠一体型クライニング足場により，PC 防液堤を構築
・コンクリート打設は配管を設置し打設。

機械工事にて底部保冷，内槽底板，内槽側板の施工に続いて基礎版上で屋根の構築を行う。

頂部円周 PC 鋼材のプレストレッシングを行う。
その後基礎版上で組み立てた屋根を浮上させ，内槽タンク頂部に据付ける。

⑦ PC 鋼材緊張⑧ 水張り※，耐圧※・気密試験※
PUF・屋根保冷材取付※

⑨ 完成

ゴンドラ

PUF

※：機械側工事

工事開口の閉鎖後，防液堤の鉛直・円周方向テンドンのプレストレッシングを行う。

PC 防液堤の内面に PUF を取付け，内槽と外槽の間にパーライトを充填する。

図- 4Vol.56, No.5, Sep. 2014

全体施工ステップ図

29

工事報告
表- 1

PCLNG タンク概要

工 事 名 ひびき LNG 基地建設工事

3.3

PC 防液堤における鉛直方向 PC 鋼材の役割

PC 防液堤は LNG が内外槽間へ漏洩した場合を想定しPCLNG タンク土木工事て，LNG の液圧を打ち消すように円周方向 PC 鋼材を配置

発 注 者 ひびきエル・エヌ・ジー ㈱している（図 - 6）。しかし，通常運転時には LNG 液圧は

請 負 者 大成建設 ㈱構造形式 PC 防液堤・外槽一体型平底球面屋根付円筒形貯槽作用せず円周方向 PC 鋼材による荷重のみが作用するため，貯槽容量 18 万 kL × 2 基（内槽内径φ80.0 m，最高液面高さ 35.88 m）

基礎版に拘束された PC 防液堤下端部で鉛直方向に大きな杭径：φ700（SC 杭，節付き PHC 杭）× 404 本
基 礎 杭
杭長：L17.0 〜 21.0 m，施工方法：プレボーリング工法

曲げモーメントが発生し，防液堤外面にひび割れが生じる可能性がある。また，曲げモーメントは防液堤下端より高外径：φ85.8 m，版厚：t ＝ 1.2 〜 1.6 m
円周方向 PC 鋼材：27S15.2（PC 鋼より線）

基 礎 版

さ 5 m 程度のところで内側に反転するため，防液堤内面にもひび割れが生じる可能性がある。これらのひび割れを抑

内径：φ82.2 m，高さ：h ＝ 40.1 m
壁厚：下端部 1.20 m，一般部 0.6 m，頂部 1.1 m
防 液 堤 円周方向 PC 鋼材：19S15.2（PC 鋼より線）
鉛直方向 PC 鋼材（# 1 〜 2）：φ36C 種 1 号（PC 鋼棒）
鉛直方向 PC 鋼材（# 3 〜 15）：φ32C 種 1 号（PC 鋼棒）

表- 2
区
常時性能
評価

制するために鉛直方向 PC 鋼材を配置する必要がある（図- 7）。
円周方向 PC 鋼材の役割

PC 防液堤の目標性能と評価項目

分

目標性能

通常運転時

所定の強度を有する

強風時
漏液後の液密性を損
耐圧・水張試験時 なわない
有害な変形が残留しレベル 1ない
耐震性能評価漏液後の液密性を損なわない
変形が残留しても，
レベル 2
漏液後の液密性およ耐震性能評価
び外槽の目標性能を損なわない
所定の強度を有する
漏液後性能評価＊1
液密性が保持される

漏液時の LNG の液圧により発生する円周方向の引張力を打ち消すために円周方向 PC 鋼材を配置
円周方向

円周方向PC 鋼材

評価項目
ひび割れ＊2
ひび割れ発生＊2
断面破壊

円周方向 PC 鋼材
により引張力が打ち消される

LNG の液圧を打ち消す円周方向PC 鋼材による荷重

断面破壊

断面破壊

図- 6
断面破壊

漏液時の荷重状態

鉛直方向 PC 鋼材の役割 円周方向プレストレス力による鉛直方向曲げ引張を打ち消すように鉛直方向 PC 鋼材を配置

液密性＊3
断面破壊

縦方向
モーメント図円周方向＊ 1：液圧（漏液後）の 2 倍を載荷する照査荷重時についても検討を行う＊ 2：長期耐久性に対する検討を行う＊ 3：部材断面内の圧縮領域の確保に対する検討を行う

液圧が作用しないため円周方向 PC 鋼材による圧縮力のみが作用と地盤をバネ要素でモデル化した 3 次元 FEM 解析モデルにて行った（図 - 5）。

圧縮引張ひび割れを抑制するための鉛直方向 PC 鋼材

図- 7

鉛直方向プレストレスによる圧縮力

通常運転時の荷重状態

4．PC 防液堤における鉛直方向 PC 鋼材の変遷
4.1

従来型 PC 防液堤における鉛直方向 PC 鋼材の配置

従来型等断面 PC 防液堤は，壁厚が等厚で，下端部で必要となる鉛直方向 PC 鋼材（PC 鋼より線）を防液堤全高にわたり配置する構造となっていた。そのため過大な鉛直集中バ

方向 PC 鋼材量となっていた（図 - 10 ①）。これに対し，

ネ
分布バ「必要な場所に必要なプレストレス」というコンセプトのネ
集中バ

もと開発した従来型変断面 PC 防液堤は，「応力の大きいネ下端部の壁厚を大きくした変断面構造」とし，「2 列の鉛図- 5FEM 解析モデル

直方向 PC 鋼材（長尺 PC 鋼材・短尺 PC 鋼材）（PC 鋼より線）を配置」することで，下端部に効率的にプレストレ

防液堤＃ 1 〜 2 ロットの鉛直方向 PC 鋼材は，部材軸線スを導入することが可能となり，従来型等断面 PC 防液堤に対して偏心させて配置しているため，構造解析ではこれに比べ，鉛直方向 PC 鋼材量 50 ％，コンクリート量 7 ％による偏心モーメントを考慮した。の低減が可能となった（図 - 10 ②）。

30プレストレストコンクリート

工事報告
4.2

従来型変断面 PC 防液堤の課題

従来型
等断面 PC 防液堤

従来型変断面 PC 防液堤では，鉛直方向 PC 鋼材に PC鋼より線を使用していたため，基礎版内に U 字シースを鉛直（長尺）埋め込み，防液堤下端から天端まで PC 鋼材を配置してい
防液堤下端応力た（図 - 8 左）。そのため，基礎版外周部の過密鉄筋部に2 列の鋼製 U 字シースを設置する必要があり，鉄筋組立てやコンクリート打設の施工性が悪かった。また，緊張作業も① 約 100 m の PC 鋼より線挿入→ ② 緊張→ ③ グラウトのステップを踏まなければならず，工程や品質管理を困難なものにしていた。

円周方向
プレストレス力

引張

圧縮

円周方向
プレストレス力 ­＋自重＝図- 9

図- 84.3

U 字シース管PC 鋼棒

従来型変断面 PC

新型変断面 PC円周方向
プレストレス力鉛直 1（短尺）

引張圧縮＋＋鉛直 2 ­（長尺） ＋鉛直 1（短尺）＝合計 ­­­

引張

円周方向
プレストレス力 ­＋自重＋新型
変断面 PC 防液堤

鉛直 2円周方向（長尺） プレストレス力
鉛直 1（短尺）

圧縮＋鉛直（長尺）合計

従来型
変断面 PC 防液堤

円周方向
プレストレス力 ­＋自重＋­＋鉛直 1（短尺）
合計＋＝

­­

防液堤下端応力の違い

従来型変断面 PC

新型変断面 PC

従来型変断面 PC 防液堤と新型変断面 PC 防液堤
新型変断面 PC 防液堤の開発

この課題を解決するため，鉛直方向 PC 鋼材にアンボン
ド PC 鋼棒を採用した新型変断面 PC 防液堤を開発した（図写真 - 1- 8 右）。従来型のように大規模な U 字定着が不要で，防鉛直方向 PC 鋼材の緊張状況液堤内での定着が可能となった。
図 - 10 ③の鉛直 2 および鉛直 3（長尺）の定着位置を4.4

実構造物適用への確認試験

防液堤下端から約 4.5 m 上方とすることで，緊張により防LNG が内外槽間へ漏液した場合，防液堤は冷却され，液堤下端に発生する外引張曲げモーメントの発生を無くしPC 鋼棒位置では−30 ℃となる。今回 PC 鋼棒を PC 防液た（図 - 9）。また，防液堤内での定着が可能となったこ堤に適用するにあたり，設計温度において PC 鋼棒テンドとで，図 - 10 ③に示すように発生する断面力に応じて 3ンシステムにぜい性的な破壊や有害な変形が無いこと，低段階に鉛直方向 PC 鋼材量を変化させることが可能となっ温時でも十分な伸びや強度を有していることを確認する必た。これにより，鉛直方向 PC 鋼材量を従来型変断面 PC要があった。そのため，図 - 11 の低温試験装置を用いて防液堤からさらに 33 ％低減することが可能となった。

液体窒素により供試体を−40 ℃まで冷却し，図 - 12 に示

施工上も PC 鋼棒の緊張ジャッキは手で持ち運ぶことがす載荷荷重と温度条件にて繰り返し載荷試験を行った。試でき，緊張作業も容易であり，さらにアンボンドタイプを験結果は良好で低温時に十分な伸びや強度があることを確使用することでグラウト作業も不要となり，緊張作業の大認した。

幅工程短縮が可能となった（写真 - 1）。
円周方向プレストレス力により発生する鉛直
曲げモーメント分布① 従来型等断面 PC 防液堤② 従来型変断面 PC 防液堤③ 新型変断面 PC 防液堤

鉛直方向
PC 鋼材量鉛直方向
PC 鋼材量鉛直方向
PC 鋼材量鉛直曲げモーメント分布

鉛直（長尺）
PC 鋼より線M3

M1 に対応M2鉛直 2（長尺）PC 鋼より線鉛直 1（短尺）PC 鋼より線

M1

M2 に対応M1 に対応

外引張

図 - 10Vol.56, No.5, Sep. 2014

PC 防液堤鉛直方向 PC 鋼材の比較

31

鉛直 3（長尺）
PC 鋼棒
鉛直 2（短尺）
PC 鋼棒
鉛直 1（短尺）
PC 鋼棒

M3 に対応M2 に対応M1 に対応工事報告
5．PC 防液堤の施工概要

上部クロスへツド

5.1

型枠一体型クライミング足場による PC 防液堤の構築概要

窒素ガス

PC 防液堤（＃5 〜 14 ロット）の構築には，型枠一体型クライミング足場（PERI 社，CB クライミング作業足場システム）を採用した。本足場ユニットは型枠と足場が一体

温度 1となっているため，埋込金物設置や型枠清掃のために型枠を揚げ降ろす必要がない。そのため，仮設ヤードの大幅縮

温度 2，ひずみゲージ 1, 2減，風による工程遅延リスクの低減が可能となる。
型枠サイズは高さ 3 m ×幅 6.5 m とし，内側・外側合せて 80 ユニットの型枠一体型クライミング足場を使用した。
各ロットの施工は，下記および図 - 13 に示す順序で行った。

下部クロスへツド① 前ロットのコンクリート打設後，作業足場レベル＋ 1
にて，PC 鋼棒，鉄筋および円周シースの設置を行う。
② 前ロットの型枠を脱型し，外側へスライドさせる。作

図 - 11

PC 鋼棒低温試験装置

業足場レベル 0 にて，型枠に付着したコンクリートの破断③ 足場をクレーンにて 1 ユニットずつ上方へスライドさ清掃および埋込み金物の設置を行う（写真 - 2，3）。
せ，円周方向を連結する（写真 - 4）。

Py

④ 型枠を内側へスライドさせ，建ちの調整，固定を行う（写0.8 Py（荷重）真 - 5）。
⑤ コンクリート打設用の配管およびシャッターバルブをセットし，コンクリートを打設する（写真 - 6，7）。

（時間）

室温

30 分以上0℃

コンクリート打設は，図 - 14 に示すように足場上に約60 m の水平配管を 4 系統配置し，4 台のコンクリートポン（時間）プ車に配管を接続して行った。水平配管には 3 〜 4 m おきに T 字シャッターバルブを設置し，バルブの開閉により打設位置を移動させた。
STEP 1

STEP 2

図 - 12載荷荷重および温度条件① 鉄筋・PC 組立て

鉛直 PC 網棒

鉄筋網STEP 3

シャッターバルブの先端には，サニーホース（6 B）をSTEP 4取り付け，コンクリートの落下高さを 1.5 m 以内として材料の分離を防止した。

② 型枠脱型・金物取付け③ 上方へスライド⑤ コンクリート打設④ 型枠設置
型枠を内側へスライド

型枠を外側へスライド打設用水平配管

円周テンドンシース

1 600

（温度）

−40 ℃

大型型枠打設、配筋用
作業足場
レベル +1

作業足場
レベル 0

仕上げ足場
レベル -1

図 - 13

施工順序図

32

プレストレストコンクリート

工事報告
レバーを回せば型枠が前後にスライド

スライド用レール

写真 - 2

写真 - 3写真 - 6型枠スライド状況（前後）型枠スライド状況（後方へ）コンクリート打設状況

写真 - 7

配管設置状況

0°41班
1 班打設方向

4班

ポンプ車 2 号機

4 班打設方向
ポンプ車 3 号機

1270°

90°
ポンプ車 1 号機

32 班打設方向

写真 - 4型枠スライド状況（上方へ）

2班

3 班打設方向

ポンプ車 4 号機
3班

2180°

図 - 14

防液堤 # 5 ～ 15 ロットコンクリートポンプ車
配置図

5.2

緊張工

円周方向 PC 鋼材のテンドンユニットには，VSL 工法のGC タイプを採用した。頂部 2 段の円周方向 PC 鋼材は，型枠建ち調整用ブレス

屋根のスラスト力によるフープテンションに対抗するた

写真 - 5mm2）を確認してから緊張を行った。その他の円周方向め，最終ロット施工後にコンクリート強度（ f ʼ ck ＝ 27 N/

型枠鉛直精度調整状況

PC 鋼材は，工事用開口部を閉鎖してから水張・耐圧試験

Vol.56, No.5, Sep. 2014

33

工事報告
表- 3各施工段階における緊張順序# 4 ロット完了後PC 防液堤構築後開口部閉鎖後CLCL⑤ 鉛直方向 PC 鋼材③ 鉛直方向 PC 鋼材

施工段階④ 円周方向
PC 鋼材① 鉛直方向 PC 鋼材② 鉛直方向PC 鋼材

円周方向 PC 鋼材

屋根荷重⑧

屋根 AR

⑥ 鉛直方向
PC 鋼材
開口部閉鎖⑦⑨⑪⑩ 円周方向
PC 鋼材（基礎版）

制約# 5 ロット施工前に緊張

緊張
順序① # 3‑4 鉛直方向 PC 鋼材② # 1‑2 鉛直方向 PC 鋼材

屋根浮上（AR）前に緊張

開口部閉鎖〜水張・耐圧試験までの間に緊張⑤ 開口部 # 3‑15 ロット鉛直方向 PC 鋼材⑥ 開口部 # 1‑2 ロット鉛直方向 PC 鋼材⑦ # 1→# 10 ロット円周方向 PC 鋼材を 1 段おき⑧ # 11→# 14 ロット円周方向 PC 鋼材のすべて⑨ # 10→# 7 ロット円周方向 PC 鋼材の残り⑩ 基礎版円周方向 PC 鋼材すべて⑪ # 1→# 6 ロット円周方向 PC 鋼材の残り③ # 3‑15 鉛直方向 PC 鋼材④ # 15 円周方向 PC 鋼材

前までの期間で緊張を行った。緊張作業は，図 - 15 に示すように，1 本のケーブルの両脇にジャッキを据えて緊張する「両引き」により行った。
4ケーブル 2
緊張ジャッキ 1
1

緊張ジャッキ 1
緊張ジャッキ 2
3

緊張ジャッキ 2

写真 - 8ケーブル 1

6．お わ り に2

写真 - 8 に現在施工中の PCLNG 貯槽の全景写真を示す。

同一段の PC ケーブルは同時に緊張

今回変断面 PC 防液堤に PC 鋼棒を適用し，構造の合理

PC ケーブルは 1 段ごとに定着位置を 90°ずらして配置

図 - 15全景写真化を行った。わが国のエネルギー事情から LNG の家庭用・産業用燃料として需要が今後も拡大すると考えられ，建設

円周方向 PC 鋼材緊張用ジャッキ配置

コストの増大を抑えるために今回開発した新型変断面 PC
鉛直方向 PC 鋼材には高周波熱錬 ㈱ のアンボンド PC 鋼

防液堤のような合理的な構造がますます求められるであろ棒を採用した。＃1 〜 2 ロットおよび＃3 〜 4 ロットの鉛う。

直方向 PC 鋼材（図 - 10 ③の鉛直 1，鉛直 2）は，防液堤最後に多大なご協力とご指導をいただいた関係各位の皆＃4 ロット施工後に緊張し，＃3 〜 15 ロットの鉛直方向様に感謝の意を表します。

PC 鋼材（図 - 10 ③の鉛直 3）は，最終ロット施工後に緊参考文献張を行った。
各 PC の緊張順序は，事前に 3 次元シェル FEM モデル1 ）市波克洋，岡嶋修一，西宮暁，高木宏彰：変断面構造を有する防液堤（DUAL PC）の設計と施工 −坂出 LNG 基地 180,000による解析を行い，発生応力度ができるかぎり小さくなる

kL PCLNG 地下式貯槽，ナショナルレポートように決定した。表 - 3 に各施工段階における緊張順序

レストコンクリート構造物を示す。

日本のプレスト第 3 回 fib コングレス 2010，㈳ プ

レストレストコンクリート技術協会，20102 ）㈳日本ガス協会：LNG 地上式貯槽指針［JGA 指 -108-02］，2002【2014 年 6 月 30 日受付】

34

プレストレストコンクリート